二代浮合筏式海浪發電機的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 浮合筏式海浪發電機屬于海浪發電機制造領域。
【背景技術】
[0002]眾多的海洋資源中，波浪能是一種能量密度高、總能量巨大的海洋資源，為了利用這一海洋資源，全球各地的技術工作者想盡一切辦法加以利用，但由于海浪的能量波動不穩定、破壞性強、海水腐蝕性高等原因，波浪能一直無法得到合理利用。
[0003]僅國內就有各種各樣海浪利用專利上千項,但沒有一項能實現商業化應用，國際上波浪能發電方案也有眾多門類，主要分岸基和離岸兩大類，由于海浪在近岸過程中能量不斷損失，岸基利用雖然安全系數高但利用價值低，因此離岸利用成為合理選項，離岸海浪發電機主要有使用空氣利用、機械利用兩大類方法，空氣利用典型案例非日本的“巨鯨”海浪發電機莫屬，該裝置如張大嘴巴的空心鯨魚，利用透平風力發電機發電，屬于震蕩水柱式，一、二級能量轉換效率都比較高，但需要建造龐大的機體，以保證機體不隨波浪起伏，巨大的成本使得“巨鯨”商業化難度增加；機械利用包括筏式、點式、搖臂式、點頭鴨式幾大類，其中筏式安全性能最高，點頭鴨式一級利用能效最好，因此蘇格蘭的Pelamis俗稱“海蛇”應該是離岸機械利用的典型代表機型，其生存能力強、系泊安全性好，屬于筏式海浪發電機的改進形，在葡萄牙安裝的“海蛇”運行三個月后進行了大返修，最主要原因只在于能量傳遞裝置出現問題，液壓油缸結構本身決定難以適應海浪以秒為計算單位的頻繁沖擊，出現問題在所難免，同時“海蛇”的波浪能量利用只有狹窄的三到四米，雖然利用了波浪的縱搖和橫搖動能，其功率也是有限的，要增加功率只有在保證系泊安全的前提下，適當增加海浪發電機的迎波寬度，這樣即使一級轉換效率不高，其總功率也不小。
[0004]在所有離岸海浪發電機中，機體制造成本、運行安全性、系泊難度是商業化運行的最大障礙，運行安全性又包括了機體安全生存能力和能量傳遞裝置的效率和使用壽命，第一代浮合筏式海浪發電機為解決以上技術問題，特別是為了制造一種制作成本低、運行安全、高效率、系泊安全的海浪發電機提供了一種解決方案，但是由于其作為能量傳遞裝置重要組成結構的鋼絲繩，部分位于海面下，這給鋼絲繩的防護帶來相當高的難度，同時在能量傳遞過程中，鋼絲繩必須經過儲能器，造成能量的損耗，為解決這兩個技術問題本發明提供了一種新的設計方案。
【發明內容】
[0005]本發明的設計方案主體結構與第一代浮合筏式海浪發電機一致，將結構材料和浮體分開制造，由鋼材焊接筏體結構，中間用混凝土澆筑平板，混凝土平板作為壓重材料和氣囊頂板，浮體和浮體之間用鉸鏈連接，采用分體高壓氣囊作為浮體，在筏體合適部位安置往返式或其它氣泵用于補充氣囊的泄漏氣體；至少兩節筏體組成浮合筏式海浪發電機的機體；在不考慮制造成本或為了提高附加功能的情況下也可以使用其他浮體，如鋼板焊接船體等。
[0006]將穿過滑輪的鋼絲繩作為能量傳遞結構，安裝在弓梁上的多組滑輪組內穿有鋼絲繩，鋼絲繩從滑輪引出，兩端連接儲能器，鋼絲繩中間部位與鋼絲繩輪纏繞連接，通過增速器帶動發電機發電。所有上述運動部件均位于海面上或與海水隔離。
[0007]至少兩根纜繩連接在總筏體前端和第二節筏體前端或第一節筏體尾部底端，利用兩根以上纜繩使筏體前端始終垂直于海浪質點運行方向。使浮合筏式海浪發電機具有點頭鴨式結構，充分利用海浪的沖擊力和動能，提高發電機的一級能量轉換效率。
【附圖說明】
[0008]圖1、船體式二代浮合筏式海浪發電機結構示意圖
[0009]圖2、弓梁部分結構示意圖
[0010]圖3、氣囊式二代浮合筏式海浪發電機結構示意圖
[0011]圖中:1、滑輪2、弓梁3、鋼絲繩4、船體5、發電機6、鋼絲繩輪7、儲能器8、纜繩9、軸10、頂軸11、筏體12、高壓氣囊
【具體實施方式】
[0012]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。
[0013]圖1是船體式二代浮合筏式海浪發電機結構示意圖，是浮合筏式海浪發電機的部分結構示意圖，圖中兩個由鋼板焊接的船體4由多組鉸鏈連接，形成的筏體結構可以承受上百噸的外力搖擺，船體上方延伸出立柱，對應的兩根立柱頂端安裝弓梁2(注:兩根固定連接的橫向放置的梁類似用鋼絲繩拉緊的弓因此叫弓梁)，弓梁上安裝多組滑輪1，滑輪上來回纏繞一根多組鋼絲繩3，延伸的鋼絲繩兩端與儲能器連接，鋼絲繩中間延伸纏繞在鋼絲繩輪6上，在波浪的作用下，浮體開合，弓梁上的左右兩組滑輪組分別接連受力，在鋼絲繩的帶動下，鋼絲繩輪連續來回轉動，通過棘輪形成單向轉動，由增速器提高轉速后帶動發電機發電；由于儲能器的張緊作用，且其張力略大于鋼絲繩輪一端的阻力，加上滑輪組的利用，輕微的開合也會使鋼絲繩輪產生大幅度的來回轉動，在惡劣海況時，儲能器內的備用鋼絲繩被拉出，避免對發電機產生過速傷害。纜繩8系在兩節筏體中間的底部，有利于提高海浪發電機的一級能量轉換效率。二代浮合筏式海浪發電機的所有運動機構都位于海面以上，脫尚與海水接觸，提聞了機體的使用壽命。
[0014]圖2是弓梁部分結構示意圖，圖中I為滑輪，弓梁2上的滑輪和與立柱上的軸9活動連接的四組滑輪I兩兩對應形成左右兩組滑輪組，兩組滑輪各有一根鋼絲繩3的頭端延伸出與儲能器連接，左右兩組滑輪組上纏繞的鋼絲繩中間部分延伸纏繞在鋼絲繩輪上；弓梁2 —端與立柱頂端的頂軸10活動連接，弓梁與另一立柱頂端的滑輪組無接觸，或滑動接觸，并以該滑輪組為原點往復運動。
[0015]圖3是氣囊式二代浮合筏式海浪發電機結構示意圖，其工作原理與圖1相同，只是將筏體11安裝在浮體氣囊12上，弓梁2上延伸出的鋼絲繩3兩頂端與儲能器7連接，中間一端與鋼絲繩輪6連接纏繞，通過增速器帶動發電機5發電。
[0016]二代浮合筏式海浪發電機結構簡單，該技術方案從不同角度解決了一代浮合筏式海浪發電機存在的技術缺陷，使發電機結構更簡單牢固，只要纜繩和鉸鏈足夠牢固，理論上可以經受任何海況，特別是能量傳遞裝置的創新，使用弓梁使鋼絲繩全部位于海面上與海水隔離，多組滑輪組的使用增加了鋼絲繩的行程幅度，同時鋼絲繩本身的特性決定傳遞裝置壽命長而且只有在斷裂的情況下才會失效，即使斷裂對發電機機體也不會有破壞作用，發電機筏體只會自由擺動而不會影響到使用壽命；將儲能器連接在鋼絲繩的兩端減少了傳遞過程中的能量損耗，同時更利于惡劣海況下備用鋼絲繩的伸縮和發電機的平穩運行。纜繩的綜合作用，使浮合筏式海浪發電機區別于普通筏式海浪發電機，具有利用海浪動能的能力，提高了發電機的一級能量轉換。充分利用浮體的上下幾千平方米的空間，建造如海面哨所、深海養殖等可以增加發電機附加的商業價值。
[0017]本創新屬于簡單的結構創新，圖示說明不用于限制本發明的范圍，因為其實施方式有多種，技術人員可以對本發明作各種改動，增加筏體數量、改變鋼絲繩纏繞方式和為改變纏繞方式增加部件、移動纜繩系定位置這些等價形式等同于本申請所附權利要求的所述范圍。
【主權項】
1.二代浮合筏式海浪發電機，采用分體高壓氣囊作為浮體，高壓氣囊位于由鋼材焊接的筏體結構的混凝土頂板下部，筏體由鉸鏈相互連接，筏體立柱上的弓梁上安置滑輪，鋼絲繩通過滑輪纏繞引出纏繞在鋼絲繩輪上，鋼絲繩輪旋轉帶動發電機發電，用多根纜繩使它和一代浮合筏式海浪發電機一樣具有同時利用波浪動能和勢能的能力，其主要特征是以多組滑輪組和鋼絲繩作為能量傳遞結構，并安裝在弓梁內，鋼絲繩的兩端連接儲能結構，鋼絲繩纏繞滑輪后中間部分纏繞在鋼絲繩輪上，鋼絲繩輪通過棘輪和增速器與發電機連接發電。
2.根據權利要求1所述的二代浮合筏式海浪發電機，其特征是利用滑輪組、鋼絲繩和弓梁作為能量傳遞裝置傳遞動力，鋼絲繩利用儲能器張緊和儲能，儲能結構與鋼絲繩兩端連接。
3.根據權利要求1所述的二代浮合筏式海浪發電機，其特征是作為能量傳遞結構的鋼絲繩和多組滑輪組安裝在弓梁上，浮體、鋼絲繩、滑輪組、弓梁一起收集傳遞波浪的動能和勢能。
【專利摘要】本發明公開了一種二代浮合筏式海浪發電機，將發電機筏體和浮體分離制造，采用分體高壓氣囊作為浮體，由鋼材焊接的筏體結構牢固，筏體用多組鉸鏈連接，使用滑輪、鋼絲繩和弓梁作為能量傳遞裝置，利用多根纜繩保持筏體前端面始終與波浪質點的運動方向垂直。機體結構牢固，成本低廉，能量傳遞裝置效率高且使用壽命長。
【IPC分類】F03B13-14
【公開號】CN104863783
【申請號】CN201410070146
【發明人】周文正
【申請人】周文正
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2014年2月26日